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1、第二十四届化学竞赛试题(2010年9月12日)第一题(15分)1-12009念10月合成了第117号元素,从此填满了周期表第七周期所以空格,是元素周期系发展的一个里程碑。117号元素是用249Bk轰击48Ca靶合成的,总共得到6个117号元素的原子,其中1个原子经p次a衰变得到270Db后发生裂变;5个原子则经q次a衰变得到281Rg后发生裂变。用元素周期表上的117号元素符号,写出得到117号元素的核反应方程式(在元素符号的左上角和左下角分别标出质量数和原子序数)。1-2写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型:1-3一氯一溴二(氨
2、基乙酸根)合钴(Ⅲ)酸根离子有多种异构体,其中之一可用如下简式表示。请依样画出其他所有八面体构型的异构体第二题(5分)最近我国有人报道,将0.1molL-1的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里,将蛋壳开口朝上,部分浸入盛4有0.1molL-1的氯化铜溶液的烧杯中,在静置一周的过程中,蛋壳外表面逐渐出现金属铜,同时烧杯中的溶液渐渐褪色,并变得浑浊。2-1设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反应,已知(Cu2+/Cu)和(S/S2-)分别为0.345V和-0.476V,nFE=RTlnK,E表示反应的标准电动势,n为该反应得失
3、电子数。计算25℃下硫离子和铜离子反应得到铜的反应平衡常数,写出平衡常数表达式。2-2金属铜和浑浊现象均出现在蛋壳外,这意味着什么?2-3该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的pH。现设pH=6,写出反应的离子方程式。2-4请对此实验结果作一简短评论。第三题(7分)早在19世纪人们就用金属硼化物和碳反应得到了碳化硼。它是迄今已知的除金刚石和氮化硼外最硬的固体。1930年确定了它的理想化学式。左下图是2007年发表的一篇研究论文给出的碳化硼晶胞简图。3-1该图给出了晶胞中的所有原子,除“三原子”(中心原子和与其相连的2个原子)外,晶
4、胞的其余原子都是B12多面体中的1个原子,B12多面体的其他原子都不在晶胞内,均未画出。图中原子旁的短棍表示该原子与其他原子相连。若上述“三原子”都是碳原子,写出碳化硼的化学式。3-2该图有什么旋转轴?有无对称中心和镜面?若有,指出个数及它们在图中的位置(未指出位置不得分)3-3该晶胞的形状属于国际晶体学联合会在1983年定义的布拉维系七种晶胞中的哪一种?(注:国际晶体学联合会已于2002年改称Bravaissystems为latticesystems,后者尚无中文译名。)第四题(8分)4-1分别将O2、KO2、BaO2和O2[A
5、sF6]填入与O—O键长相对应的空格中。O—O键长112pm121pm128pm149pm化学式4-2在配合物A和B中,O2为配体与中心金属离子配位。A的化学式为[Co2O(NH3)10]4+,其O—O的键长为147pm;B的化学式为Co(bzacen)PyO2,其O—O的键长为126pm,PyS是吡啶(C5H5N),bzacen是四齿配体[C6H5—C(O-)=CH—C(CH3)=NCH2--]2。B具有室温吸氧,加热脱氧的功能,可作为人工载氧体。画出A和B的结构简图(图中必须明确表明O—O与金属离子间的空间关系),并分别指出A
6、和B中Co的氧化态。配合物AB结构简图Co的氧化态第五题(11分)把红热的玻璃棒插入橙红色固体A中,A受热后喷射出灰绿色粉末B和无色无味气体C。镁在C种加热生成灰色固体D。B在过量的NaOH溶液中加热溶解,得到绿色溶液E。将适量H2O2加入E中,加热,得到黄色溶液F。F酸化后变为橙色溶液G。向G中加入Pb(NO3)2溶液,得到黄色沉淀H。5-1写出A、B、C、D、E、F、G和H的化学式。5-2A中的金属元素M可以形成MO2和ZnM2O4,它们均为磁性材料,广泛用于制作磁带和磁盘。分别写出MO2和ZnM2O4中M的价电子组态。5-3
7、写出由E转变为F,F转变为G,G转变为H的离子方程式。5-4A中的金属元素M可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基阴离子,按照18电子规则画出Na2[M2(CO)10]的阴离子结构,指出M的氧化态。第六题(8分)在我国青海、西藏等地有许多干涸盐湖盛产一种钠盐Q。Q为一种易溶于水的白色固体。Q的水溶液用硫酸酸化,得到弱酸X。X为无色小片状透明晶体。X和甲醇在浓硫酸存在下生成易挥发的E。E在空气中点燃呈现绿色火焰。E和NaH反应得到易溶于水的白色固态化合物Z(分子量37.83)。6-1写出由Q得到X的离子方程式。6-2写出X在水中的电离
8、方程式。6-3写出X和甲醇在浓硫酸存在下生成E的化学方程式。6-4写出E燃烧反应的化学方程式。6-5写出由E和NaH制备Z的化学反应方程式。6-6Z在水溶液里的稳定性与溶液pH有关,pH越大越稳定。为什么?6-7近年来,用Z和过氧化氢构建一种新型碱
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